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电镀污泥是我国主要危险废弃物之一,对生态环境危害极大,目前尚缺少安全和经济的处置方法。本文对电镀污泥部分替代天然粘土质材料制备陶粒展开研究和试验,为利用电镀污泥制备陶粒提供理论依据和指导,开辟电镀污泥等含铬废弃物处置新途径。本文通过物理性能测试、浸出试验、XRD、SEM等手段,研究了 CrO3、电镀污泥、煅烧制度等对陶粒密度、强度、吸水率和铬浸出浓度的影响,探讨了铬在陶粒中的固化机制,分析了利用含铬废弃物制备陶粒的可行性。1.CrO3对陶粒物理性能和浸出毒性的影响(1)掺入CrO3对陶粒的颗粒密度、堆积密度、吸水率的影响不大,陶粒的筒压强度略有下降,但降幅很小。(2)陶粒的铬浸出浓度随CrO3掺量提高而上升。碱性环境下浸出浓度比酸性环境下略低。提高Na2CO3掺量、煅烧温度和冷却速度,铬浸出浓度降低。(3)陶粒对铬固化效果显著,即使CrO3掺量高达到3%时,在1200℃下煅烧,掺入2%Na2CO3的陶粒,其Cr(Ⅵ)和Cr(∑)浸出浓度也低于0.1mg/L。2.陶粒对铬的固化机制(1)陶粒的组成包括晶相、玻璃相和气孔,Na2CO3掺量、煅烧温度和冷却速度提高,玻璃相含量增加较为明显,不规则空隙减少。(2)陶粒中玻璃相对铬的固化起关键作用,提高玻璃相含量,强化了对铬离子的包裹,铬离子固定在玻璃相的无规网络中,从而降低铬离子浸出浓度,提高铬的固化效果。3.污泥陶粒的物理性能和浸出毒性(1)陶粒的密度和筒压强度随电镀污泥掺量增加而降低,但当污泥掺量超过30%,陶粒的堆积密度和颗粒密度反而上升,强度下降较大。掺量对吸水率影响较小,在2%至4.5%之间。污泥掺量越高,陶粒的铬浸出越高。(2)在1050℃-1150℃,陶粒的堆积密度、颗粒密度和筒压强度随温度的提高而提高,超过1150℃,密度开始下降。提高温度,吸水率下降,超过1200℃,略有上升。煅烧温度对铬的固化至关重要,温度越高,铬浸出浓度越低,超过1200℃,下降不明显。(3)延长煅烧时间,陶粒的吸水率、筒压强度均下降。低于1Omin,延长时间,堆积密度和颗粒密度下降,高于1Omin,密度开始上升。煅烧时间越长,铬浸出浓度越低,高于10min,煅烧时间对其影响不大。(4)通过控制适当电镀污泥掺量和煅烧制度,制备出的电镀污泥陶粒能满足有关行业和国家标准的要求。例如,掺入30%(干基)电镀污泥,煅烧温度为1200℃,煅烧时间为10min,制备的陶粒物理性能满足《GB/T 17431.1-2010轻集料及其试验方法第1部分:轻集料》的要求,铬浸出浓度低于《HJ/T301-2007铬渣污染治理环境保护技术规范》和《GB 3838-2002地表水环境质量标准》限值。通过本文的研究,初步表明,利用电镀污泥制备陶粒具有潜在的可行性,不仅可以实现污泥的无害化处置,还节约了天然粘土质材料,是一种资源化利用的方法,值得进一步研究与探索。